详情

原文传递一种提高气体光声光谱检测稳定性的差分式共振光声池

专利名称：	一种提高气体光声光谱检测稳定性的差分式共振光声池
摘要：	一种用于气体光声光谱法检测的差分式共振光声池，装置包括待测气室，用于通入所需检测的待测气体；该差分式共振光声池包括：进气口，出气口，待测气室，参比气室，共振光声池，进光窗口，隔离窗口，出光窗口，声电转换模块，前置放大电路及滤波电路。本发明通过差分与共振结构相结合，实现待测气体与声电转换器的有效隔离，提高了设备长期稳定性与抗干扰性，并可实现痕量气体至100％浓度气体的测量，一阶纵向共振结构实现光声信号驻波协同放大，提高气体的检测灵敏度，适合用于电力、核能设备长期在线监测、石油化工原料生产流程监控等应用场合。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	万福;王飞鹏;周湶;陈伟根;杨天荷;王建新;王有元;谭亚雄;杜林;李剑;黄正勇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910059839.5
公开号：	CN109765181A
代理机构：	北京智绘未来专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	张红莲
分类号：	G01N21/01(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街127号
主权项：	1.一种用于气体光声光谱检测的差分式共振光声池，其特征在于，包括：待测气室(1)，用于通入所需检测的待测气体,所述待测气室(1)包括：进气口(11)，将待测气体通入待测气室(1)的入口，出气口(12)，将待测气体排出待测气室(1)的出口；参比气室(2)，其与所述待测气室(1)沿所述差分式共振光声池中心轴线对称，参比气室(2)中预充参比气体，所述参比气室(2)包括充气嘴(21)，用于将参比气室(2)抽真空以及对参比气室(2)预充特定种类参比气体时的气路通道；共振光声池(3)，包括沿所述差分式共振光声池中心轴线对称的两组光声池，所述光声池内预充与待测气体同种类的标准气体，在所述光声池中心处设有开口，分别将两组光声池中产生的光声信号差分送入声电转换器模块(7)中，且两组光声池由毛细管(31)相连通；所述共振光声池(3)包括充气嘴(32)，用于将共振光声池(3)抽真空以及对共振光声池(3)预充特定浓度标准气体时的气路通道，由出厂前进行充气，充气完成后封死，出厂后无需再次充气；进光窗口(4,4′)，设置在所述待测气室(1)与所述参比气室(2)进光侧，以使激发光从所述进光窗口射入所述待测气室(1)与所述参比气室(2)中；隔离窗口(5,5′)，设置在所述待测气室(1)及所述参比气室(2)与所述共振光声池(3)中间，用于隔离所述待测气室(1)、参比气室(2)与共振光声池(3)，射入所述待测气室(1)中的光源由特征气体吸收一部分激发光光能后由所述隔离窗口(5)射入所述共振光声池(3)，射入所述参比气室(2)中的光源不吸收激发光光能由所述隔离窗口(5′)射入所述共振光声池(3)；出光窗口(6,6′)，设置在所述共振光声池(3)出光侧，以使激发光从所述出光窗口(6,6′)射出所述共振光声池(3)；声电转换模块(7)，用于检测所述待测气体在所述两组光声池中产生的差分光声信号，以获得与待测气体浓度成线性比例的声信号；前置放大电路及滤波电路(8)，用于放大声电转换模块(7)产生的差分光声信号，并初步滤除与光声信号不同频率的干扰信号。 2.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，所述待测气室(1)的形状为圆柱形或方形。 3.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，所述待测气室(1)的长度在0.1mm-200mm。 4.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，所述待测气室(1)应用于痕量气体测量场景中时，采用多次反射结构增加其光程长度。 5.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，所述待测气室(1)内表面镀有金。 6.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，所述参比气室(2)应用于无背景气体干扰的测量场景中时，所充参比气体为N2、He、Ar或空气；应用于有背景气体干扰的测量场景中时，所充参比气体为背景气体。 7.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，所述两组光声池由两根金属管制成，所述金属管的直径在5mm-10mm，长度在50mm-200mm，长径比大于或等于12:1。 8.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，所述共振光声池(3)与声电转换模块(7)的连接处位于所述共振光声池(3)的中间处，即光声信号驻波的波峰处；连接处为喇叭口形状，与所述共振光声池(3)相连部分直径为1mm-2mm，与声电转换器模块(7)相连部分直径为5mm-10mm。 9.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，与所述两组光声池连接的毛细管(31)位于所述共振光声池(3)的1/4位置处，即光声信号驻波的波谷处，毛细管直径为0.1mm。 10.根据权利要求1所述的差分式共振光声池，其特征在于，声电转换模块(7)为采用石墨烯覆膜的电容式传声器。
所属类别：	发明专利